新诺明废水生化处理中的泡沫控制

何士龙，王恒康，张莎莎，马云亮

（1. 中国矿业大学 环境与测绘学院 ，江苏 徐州 221116 ；2. 山东寿光富康制药有限公司，山东 寿光 262700）

新诺明废水生化处理中的泡沫控制

何士龙1，王恒康1，张莎莎1，马云亮2

（1. 中国矿业大学 环境与测绘学院 ，江苏 徐州 221116 ；2. 山东寿光富康制药有限公司，山东 寿光 262700）

为了有效的减少新诺明废水在生化处理中产生的泡沫，研究了生物泡沫及化学泡沫控制措施。实验结果表明：将进水方式由多点喷淋进水改成单点中部进水，按m（C）∶m（P）=100∶1投加磷肥、控制M LSS为2 500～3 000 mg/L、连续投加NaClO溶液5 d，使泡沫体积由原来的95 m L减少到39 m L，生物泡沫得到了有效控制；采用厌氧工艺，当厌氧污泥MLSS为30 000 mg/L、厌氧停留时间为6 d时，泡沫体积从110 m L减少到43 m L，化学泡沫得到有效控制。

新诺明；生物泡沫；化学泡沫；废水处理

新诺明废水是典型的抗生素废水，具有成分复杂、高COD、高氨氮、高硫酸盐的特点。新诺明废水的处理技术包括混凝、高级氧化及生物处理等。研究者通常把COD及氨氮的去除率等作为衡量工艺优劣的主要指标。但是新诺明废水中含有一些阳离子及非离子表面活性剂，在进行好氧生化处理时会产生大量泡沫，对新诺明废水的泡沫进行控制是在现场运行时最重要的任务之一。因此，对新诺明废水泡沫控制技术进行研究是必要的。

本工作对新诺明废水产生泡沫的性质及原因进行了分析，通过采用改变进水方式、增加磷元素、减小泥龄、加氯等措施对生物泡沫控制进行研究，并且对调节废水pH、投加阳离子聚丙烯酰胺（PAM）、投加FeCl3、厌氧工艺等措施对化学泡沫的控制作用进行比较，为新诺明废水生化处理中的泡沫控制提供理论依据。

1 实验方法

1.1 废水水质

山东某制药公司主要生产复方新诺明，该公司的新诺明生产车间废水水量最大，废水的生物毒性最大，起泡能力最强。新诺明生产车间主要有酰胺、缩合、精制母液3股浓度较高的废水，废水成分复杂，含有酰胺类物质等表面活性剂。新诺明生产车间废水和其他车间的生物毒性低、起泡能力低的废水一并进入综合调节池，综合调节池中废水COD为15 000 mg/L左右，氨氮质量浓度为2 000 mg/L左右，硫酸盐质量浓度为20 000 mg/L左右。

1.2 废水处理工艺

废水处理工艺主要构筑物为各车间调节池、综合调节池、延时曝气生化池、沉淀池、絮凝沉淀池。其中，生化池为主体处理设施，共有2个，总容积20 000 m3，满负荷进水量为3 000 m3/d。生化池采用密封池体，从顶部多点（40个点）喷淋进水，内回流采用气提的方式，回流量为300 m3/h。保持生化池MLSS在4 000 mg/L左右。工艺调试过程中发现废水进入生化池后产生大量泡沫，直接淹没0.5 m的保护高度，出现溢池现象。

1.3 产生泡沫原因分析

结合类似污水处理产生泡沫的原因［1-7］，对产生泡沫的原因进行分析：（1）生化池泥龄长达30 d以上，有利于丝状菌的生长。（2）污泥的COD负荷长期低于0.05 kg/（kg·d），导致丝状菌得到快速生长。（3）由于生化池采用封闭式，水温一直稳定在40 ℃左右。适合丝状菌和放线菌的生长，同时温度高会减少泡沫的表面张力，使泡沫现象更严重。（4）C，N，P元素比例失调，废水中C和N元素充足，但是缺少P元素，使污泥活性降低，絮凝性不好。（5）喷淋进水造成生化池表面污泥负荷过高；气提流量不够，造成废水混合不均匀，污染物局部浓度高。（6）废水中含有大量的阴离子与非离子表面活性剂等能引起化学泡沫的物质。（7）废水中的氨氮质量浓度比较高，生化池中废水pH为7.5～8.0，游离氨浓度比较高，这一方面会对微生物产生毒性，使微生物分泌一些两性的胞外聚合物，另一方面在有曝气的情况下游离氨大量挥发，促进了化学泡沫的形成。

1.4 泡沫性质及类型判断

（1）生化池中的泡沫为褐色，泡沫黏性较强，不易破碎。（2）在显微镜下观察到泡沫中含有少许丝状菌。（3） 污泥SVI接近150。（4）取调节池的废水简单曝气也会有白色的泡沫产生。通过以上现象，确定泡沫为生物泡沫和化学泡沫的混合体。本工作以综合调节池出水为研究对象，分别控制生物泡沫和化学泡沫，其中生物泡沫的控制在生化池中进行。

1.5 监测指标及方法

泡沫体积：在泡沫评价方法［8-10］的基础上，结合新诺明废水性质，建立了泡沫评价方法。用1 000 m L量筒取水样200 m L，以800 m L/min的曝气量进行曝气，记录泡沫最大可以达到的体积，按气泡粒径把泡沫分为均匀的小粒径泡沫和表层的大粒径泡沫，分别记录大粒径泡沫的体积和小粒径泡沫的体积。

SVI及M LSS：从现场的40个进水口各取泥水混合物10 m L，然后将40个试样混合，分别取100 m L泥水混合物混合样测定SV I及M LSS。SV I及MLSS的测量方法均采用国标方法［11］。

2 生物泡沫的控制

2.1 减小生化池泥龄

现场通过调节二沉池的回流泵流量来减少生化池中的MLSS。SVI与泡沫体积随MLSS的变化曲线见图1。由图1可见：随着MLSS的减小，泡沫体积和SVI均减小；MLSS从6 000 mg/L减小到5 000 mg/L时，泡沫体积从95 m L减小到75 m L，SVI从135减小到102；当MLSS从3 000 mg/L减小到2 000 mg/L时，泡沫体积从50 m L减小到45 m L，SVI从88减小到80。MLSS越小，溶液黏度越低，起泡能力就会降低［12］，且MLSS的减小将导致污泥负荷增加，不利于丝状菌等易引起生物泡沫的微生物的生长，但是MLSS太小，将影响COD等的处理效果。所以现场选择控制MLSS为2 500～3 000 mg/L。

图1 SVI与泡沫体积随MLSS的变化曲线

2.2 投加NaClO

在M LSS降到2 500 ～3 000 mg/L时，污泥中仍然存在一些丝状菌，通过连续加入低浓度的NaClO溶液与回流污泥混合，可抑制丝状菌的活性［13］。通过前期的排泥将生化池中M LSS维持在2 500 ～3 000 mg/L，投加NaClO溶液，按每千克干污泥投加5.6 kg有效氯计算加入量，通过计量泵打入污泥回流管道（这种投加方式可以提高NaClO的利用效率）。连续加入5 d，SVI与泡沫体积随加氯时间的变化曲线见图2。由图2可见，连续投加NaClO溶液5 d后，泡沫体积减小到39 m L。通过显微镜分析观察，发现生化池中的丝状菌已经被抑制。如果继续加氯可能会降低污泥活性，故停止加氯。

图2 SVI与泡沫体积随加氯时间的变化曲线

2.3 改变进水方式

原生化池采用多点顶部喷淋进水，曝气方式为底部微孔曝气。这种工艺容易造成生化池表面的污泥负荷高，刺激微生物分泌一些具有表面活性的胞外聚合物，这些胞外聚合物可能引起生物泡沫。针对这种情况，将多点喷淋进水改为单点进水，并且将内回流气提量由300 m3/h改为1 400 m3/h，提高了泥水混合程度，增强了生化池抗冲击能力。

2.4 投加磷肥

由于废水中C和N元素充足，而P元素缺乏，为了提高微生物活性，促进微生物的生长，提高污泥絮体的紧密性，按m（C）∶m（P）为100∶1投加磷肥。污泥沉降性能得到改善，降低了产生生物泡沫和污泥膨胀的可能性［14］。

3 化学泡沫的控制

3.1 调节废水pH

调节综合调节池的废水pH，废水泡沫体积随废水pH的变化见表1。由表1可见：随着废水pH的减小，大粒径泡沫体积增加，小粒径泡沫体积减少，但是整体上对泡沫体积的减少没有作用。

表1 废水泡沫体积随废水pH的变化

缩合和精制母液废水泡沫体积随废水pH的变化见表2。由表2可见：调节缩合和精制母液废水pH对泡沫体积的减小作用很明显；随废水pH减小，化学泡沫体积得到很大程度的减小，这是因为缩合与精制母液中的铵根离子浓度很高，pH升高后使游离氨的浓度升高，游离氨挥发性很强，会促进化学泡沫的形成。而当缩合与精制母液与其他废水混合之后，氨的浓度大大降低，降低了废水的起泡能力。

表2 缩合和精制母液废水泡沫体积随废水pH的变化

3.2 投加阳离子PAM

泡沫体积随阳离子PAM加入量的变化曲线见图3。

图3 泡沫体积随阳离子PAM加入量的变化曲线

由图3可见：PAM加入量从0增加到10 mg/L时，泡沫体积从110 m L减少到50 m L；继续增加PAM的加入量，效果不明显。PAM对一部分起泡物质有絮凝作用，从而降低了起泡物质的浓度，使废水起泡能力下降；同时，废水中存在一些阴离子表面活性剂，阳离子PAM的加入可以起到压缩泡沫液膜双电层的作用，使液膜变薄而破碎，从而使起泡能力降低［15］。

3.3 投加FeCl3

泡沫体积随FeCl3加入量的变化曲线见图4。由图4可见，加入FeCl3对减少泡沫体积作用不是很明显。FeCl3加入到废水中，可能形成了胶体，从而悬浮在泡沫体系中，对泡沫的稳定性起到促进作用［16］。对比投加阳离子PAM与FeCl3对泡沫的控制效果可以发现，阳离子PAM比FeCl3的投加效果好。

图4 泡沫体积随FeCl3加入量的变化曲线

3.4 采用厌氧工艺

取另一制药厂的厌氧污泥，经过驯化用来降解起泡的表面活性物质。厌氧反应器体积为1 L，厌氧污泥MLSS为30 000 mg/L。泡沫体积随厌氧停留时间的变化曲线见图5。由图5可见：厌氧停留时间为6 d时，废水泡沫体积从110 m L减小到43 m L，再继续增加停留时间，废水起泡能力降低不明显。为了减少厌氧池的体积，停留时间选为6 d。

图5 泡沫体积随厌氧停留时间的变化曲线

通过对调节废水pH、投加阳离子PAM、投加FeCl3和采用厌氧工艺4种方式对控制泡沫的效果比较，可以发现厌氧工艺对泡沫的控制效果最好，所以选择厌氧工艺作为现场的化学泡沫预处理工艺。

4 结论

a） 新诺明废水生化处理过程中产生大量泡沫，针对生物泡沫和化学泡沫采取不同措施控制泡沫的产生，取得一定效果。

b） 控制生物泡沫：将进水方式由多点喷淋进水改成单点中部进水，按m（C）∶m（P）=100∶1投加磷肥、控制MLSS为2 500～3 000 mg/L、连续投加NaClO溶液5 d，使泡沫体积由原来的95 m L减少到39 m L，生物泡沫得到了有效控制。

c） 控制化学泡沫：采用厌氧工艺，当厌氧污泥MLSS为30 000 mg/L、厌氧停留时间为6 d时，泡沫体积从110 m L减少到43 m L。

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Foam Control in Bio-treatment of Sulfamethoxazole W astewater

He Shilong1， Wang Hengkang1， Zhang Shasha1， Ma Yunliang2

（1. School of Environment Science and Spatial Informatics，China University of M ining and Technology，Xuzhou Jiangsu 221116，China；2. Fu-kang Pharmaceutical Company in Shandong Province，Shouguang Shandong 262700，China）

In order to reduce the foams in bio-treatment of sulfamethoxazole wastewater，the measures for control of biological and chem ical foams were studied. The experimental results show that：When the water intake mode is changed from multi-point spraying to single-point in the m iddle of tank，the phosphate fertilizer is added according to m(C)∶m(P)=100∶1，the MLSS is kept at 2 500-3 000 mg/L and the NaClO solution is added continuously for 5 d，the biological foams can be controlled effectively and the foam volume can be reduced from 95 m L to 39 m L；When the anaerobic process is used with 30 000 mg/L of MLSS and 6 d of residence time，the chem ical foams can be controlled effectively and the foam volume can be reduced from 110 m L to 43 m L.

sulfamethoxazole；biological foam；chemical foam；wastewater treatment

X703

A

1006-1878（2012）04 - 0329 - 05

2012 - 04 - 15；

2012 - 05 - 17。

何士龙（1977—），男，河北省承德市人，博士，副教授，研究方向为水污染控制技术。电话15996974174，电邮 wanghengkang123@126.com。

（编辑 张艳霞）